构筑集成电路强产业链,建设IP资源池关键共性技术工程化平台(一)
2022/7/15 14:36:53
作者:张克科 深圳市决策咨询委员会第五届委员、市先行示范区湾区组专家,曾任深圳市科技局副局长、深圳国家集成电路设计产业化基地首任主任,深圳市科协原专职副主席
近年来,围绕集成电路“卡脖子”问题,国家相继在光刻机、EDA 开发工具等领域布局重大专项。但是,IP作为集成电路设计的关键环节领域,其“卡脖子”风险尚未受到重视。集成电路作为我市重点发展产业,被列入十大产业链培育支持的首位,并在“十四五”规划和“20+7”产业集群布局中占有重要位置。结合我市集成电路设计行业优势,建议将建设IP资源池关键共性技术支撑载体和工程化平台列入工信、科创的重大专项和“专精特新”计划,提升集成电路全产业链的核心竞争力,为国家解决“卡脖子”问题担当起深圳责任。
△张克科专家
一、集成电路IP国产化是科技自立自强的必然要求
1.什么是集成电路中的IP。集成电路设计是在EDA工具的支持下,通过选取符合要求并实现相关功能的IP,遵循严格的集成电路设计仿真验证流程,完成芯片设计的整个过程。IP是构成大规模集成电路的基础单元,拥有具有知识产权的IP核、提供授权可复用的IP技术服务、打通IP核代码与后工序芯片制造的接口是集成电路设计产业链上游关键环节,也是全产业链最具全流程价值的关键之一。以华为麒麟980为例,其主要部件中的 CPU(Cortex-A76)和 GPU(Mali-G76)向ARM公司购买的授权,包括指令集授权和内核授权,多种接口IP向其它IP供应商购买授权。缺乏其中任何一项IP授权,都没有自研的麒麟980芯片。
2.全球和国产IP现状。IP开发属于高科技、高投入、高难度产业,护城河极高。从全球范围看,ARM(英国)、Synopsys(美国)、Cadence(美国)凭借在架构和EDA工具的先天优势,占据全球 IP市场头部阵营。印度、日本和我国台湾地区在集成电路(软件)全球产业链分工中,凭借外包服务、技术合作、先进制造等积累了丰富的IP资源。从国内IP发展看,国内集成电路产业普遍注重应用层面SoC的开发,在底层技术上投入有限。对于IP这类需要大量复杂协议和实践验证的技术鲜有企业涉足,对IP的设计标准、交付标准、验证方法都比较欠缺,所以种类很少,质量不高,每年需要大量重复进口授权。目前,上海芯原股份、北京寒武纪、武汉芯动科技等在细分领域深耕多年的国内IP厂商崭露头角,但在基础、主流、先进IP方面积累不足,不能满足基础、大缺口芯片快速量产和国产替代的需要。就深圳而言,我市集成电路设计企业基本以芯片产品开发为主,个别集成电路设计服务型企业根据国内芯片龙头企业客户国产化需要开展了国产IP开发工作,但鉴于前期投资太大,仅限于客户需求少量开发或前期技术沉淀。
3.IP国产化的意义。受中美贸易摩擦影响,被美制裁企业不能正常购入光刻机设备、配件、原材料,无法更新EDA版本,无法取得国际IP授权,IP存在的“卡脖子”风险亟需2重视。随着基础、主流、大缺口芯片的快速量产和国产替代化,IP国产化已成必然;随着国产EDA的IP验证平台取得突破,国产IP的标准化成为可能,国产化IP的导入更将加速推进国产EDA开发工具的替代使用。
二、深圳建设IP资源池的优势深圳电子业经过30多年的应用设计积累,有不少应用软件与算法可以进行IP化。通信、人工智能、智能终端、物联网、汽车电子、超高清视频等新兴领域更可以将应用模块IP化,且这类IP将具有全球的知识产权。深圳布局的优势产业和可优先实现IP国际化的图谱非常清晰(见下图),只是目前缺乏有序的组织和平台支撑,缺乏专业IP人才和专项投融资机制配套。
深圳集成电路设计服务业与全球产业链联系密切,产业规模已连续9年位居国内第一,具有国内最大的IP需求量;34国产EDA工具日渐成熟,IP验证平台已经取得突破。已有集成电路设计服务企业超前布局,已取得国际上近700个IP的转授权资格,建立了国内最全的IP库,有条件进行转化和研发国产化,国产IP的标准化服务成为可能;深圳规划建设12寸晶圆代工厂,未来工艺流程和市场匹配同时也亟需超前布局适配的国产IP导入支持。
三、深圳建设国产IP资源池的建议
1.设立深圳市集成电路IP创新服务中心,面向共性技术和支撑技术提供全方位公共服务。联合集成电路产业链上下游重点企业、集成电路行业协会、国家集成电路设计深圳产业化基地和香港、澳门的专业机构组建联盟,共享共建产业链资源池。通过深圳集成电路IP创新服务中心开展IP评估、验证、测试,建立国产化标准。开展国际技术合作,推动国产IP工程创新和IP复用服务,为海内外人才聚集提供驿站式服务场所。支持成立独立的主体服务载体机构,市场化运营,优选龙头企业以股东单位或理事单位等途径参与。选择核心环节和卡脖子技术补短板,扬长板,配套成立人才与产业发展基金,实现体制机制的突破,争当IP国产化的主阵地。
2.设计集成电路IP突破产业路径图,分阶段分步骤有重点开展工作。第一阶段:消化替代、有用可用。在窗口期内,面向全球范围加强合作,充分用好香港、澳门的技术服务资源,整合资源,通过自研、联合开发、再创新等方式,针对我国集成电路企业在基础、主流,大缺口芯片快速量产和国产替代所必需的IP,开展快速国产化工程。第二阶段:培育优化、好用多用。通过工程化过程,培养人才,优化工艺,形成IP国产化标准,构建未来产业中深圳的核心知识产权与集成电路结合特质,联合国内晶圆制造工艺和配合自己的EDA工具,形成综合竞争力。从长远规划和战略高度出发提前布局MIPS等尚未形成生态垄断而又具备性能优势的处理器架构,培育自主可控的核心技术产业生态,IP资源池进一步丰富和优化。第三阶段:引领主导、必用都用。以集成电路IP作为产业集群的策源点,支撑和引领通信、智能终端、超高清视频等产业集群发展。通过成熟的体系和产业需求带动,集聚国内和全球的IP,形成IP资源高地,在全球集成电路IP分布中占有一席之地。
3.探索深圳独特的集成电路发展战略,推动市集成电路产业发展领导小组和链长制的紧密衔接,完善全市统筹联动机制。各业务主管部门要明确重点分工,通过产业化布局、科技创新以及“专精特新”等路径,实行IP专项的跨部门协同,发挥全社会生产要素的最大化。加大支持平台技术服务型机构的战术投入,制定资源池运行规则。科创口的原国家集成电路设计产业化基地要主动开放平台,要打破传统支持单一企业、单个产品的分割局面,通过知识产权服务建立核心技术专利池和政府支持的创新载体,将贯穿全产业链的技术应用环节的IP集群归口工信统筹。鼓励发展专业IP开发公司,政府可以通过委托国资口的产业平台公司参与,定向5产业基金投资的方式给予启动支持。鼓励承担核心技术关键技术和共性技术的项目团队按照IP复用的技术标准高水平设计通用模块、建立IP复用首创首制的知识产权保护政策和技术开放专项叠加补贴,培育一批专业骨干人才,建立与技术服务匹配的资本与法律、保险服务。通过购买服务和事后补贴的方式纳入IP资源池,为全社会提供多元服务。
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